19 de outubro del 2007

Um pioneiro no estudo da Terra pré-biótica

Felipe A. P. L. Costa (*)
La Insignia. Brasil, outubro de 2007.

O químico norte-americano Stanley Lloyd Miller (1930-2007), falecido em maio último, aos 77 anos, foi um pioneiro no estudo experimental das origens da vida. Graduado pela Universidade da Califórnia (Berkeley), Estados Unidos, em 1951, Miller ingressou, no ano seguinte, na Universidade de Chicago. Lá estudou sob a orientação de Harold C. Urey (1893-1981), vencedor do Prêmio Nobel de Química em 1934 por suas pesquisas com isótopos. Influenciado pelas idéias de Urey sobre as condições predominantes na Terra pré-biótica (antes do surgimento da vida), Miller decidiu submetê-las a teste, fazendo disso o tema de sua tese de doutorado.

A princípio, Urey relutou. Temia que seu aluno, com um prazo relativamente curto pela frente, demorasse a obter resultados expressivos ou que jamais os obtivesse. Miller insistiu. No fim das contas, fizeram um acordo: Miller faria uma tentativa; caso não conseguisse resultados promissores em alguns meses, procuraria outro tema para a sua tese.

O ponto de partida para o experimento -hoje amplamente citado nos livros-texto como experimento de Miller-Urey, embora a autoria do artigo original seja apenas de Miller, como se verá a seguir- seria a construção de um microcosmo que pudesse, até certo ponto, mimetizar em laboratório as condições da Terra pré-biótica. O aparato construído era relativamente simples, sendo formado por duas esferas de vidro (uma menor, capaz de armazenar cerca de 0,5 litro de água, e a outra maior, com capacidade para 5 litros) conectadas entre si por um sistema de tubos.

A esfera menor, que fazia o papel dos oceanos, continha água, mantida em ebulição por uma fonte externa de calor (correspondente ao Sol). O vapor d'água produzido era conduzido por um tubo ascendente até a esfera maior, que continha gases (metano, amônia, hidrogênio) e fazia o papel de atmosfera. A esfera maior estava equipada com um par de eletrodos que periodicamente liberavam descargas elétricas, como se fossem os relâmpagos da atmosfera primitiva. O vapor d'água - e os produtos das reações eventualmente ocorridas no interior da esfera maior - fluía então por um tubo descendente, condensava-se e, por fim, retornava à esfera menor.

Algumas características do experimento eram simplificações claramente pouco realistas. Manter a água da esfera menor em ebulição era uma delas. Manter a concentração de gases bem acima dos níveis estimados para a atmosfera primitiva era outra. Por que Miller e Urey admitiram tais simplificações? Em poucas palavras, a resposta seria: para ganhar tempo. Manter o 'oceano' em ebulição e aumentar a concentração de gases na 'atmosfera' acelerariam as reações, permitindo que algum tipo de resultado fosse obtido em um prazo relativamente curto - e não, digamos assim, após centenas ou mesmo milhares de anos.

O aparato foi então posto para funcionar ininterruptamente durante uma semana. Ao fim desse período, o líquido acumulado na esfera menor foi examinado. Para surpresa geral, os testes revelaram a presença de mais de uma dúzia de substâncias orgânicas relativamente complexas, incluindo aminoácidos (glicina e alanina), matéria-prima para a construção de proteínas.

Química pré-biótica

O impacto e a importância desses resultados foram enormes. A razão para isso tem a ver com o seguinte: o líquido obtido não era simplesmente uma mistura aleatória de compostos químicos simples - e milhares desses compostos poderiam ter sido formados a partir da matéria-prima utilizada. O fato de que foram encontrados aminoácidos - e outras moléculas orgânicas complexas - em quantidades expressivas sustenta a hipótese de que a síntese desses compostos seria possível a partir dos gases presentes na atmosfera pré-biótica (rica supostamente em metano, amônia, hidrogênio e água, ao invés de dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio e água, como ocorre com a atmosfera atual), mas também levanta a suspeita de que eles seriam relativamente abundantes nos oceanos primitivos.

Os resultados foram divulgados em um breve artigo de duas páginas, 'Produção de aminoácidos sob possíveis condições da Terra primitiva', publicado na revista científica americana Science, em 1953 [1]. (O mesmo ano, aliás, em que a revista científica inglesa Nature publicou o artigo de Francis Crick e James Watson sobre a estrutura molecular do DNA.) Curiosamente, porém, o artigo apareceu assinado apenas por Stanley Miller. Assumindo uma postura virtualmente desconhecida no mundo acadêmico contemporâneo, Harold Urey justificou a exclusão do seu nome - Miller o havia incluído como co-autor -, declarando que ele próprio já era um autor bastante conhecido.

O experimento de Miller-Urey despertou a imaginação e estimulou o trabalho de outros pesquisadores mundo afora, a ponto de ser referido hoje como um marco no estudo experimental das origens da vida. Ao longo dos anos, o experimento foi refeito inúmeras vezes, usando-se variadas combinações de gases e fontes de energia. Os resultados com freqüência incluíam a síntese de substâncias orgânicas, como aminoácidos, açúcares e bases nitrogenadas, em quantidades expressivas. Mesmo tendo recebido críticas importantes (por exemplo, ao invés de redutora, como Miller supunha, a atmosfera primitiva seria mais neutra que a atual), a principal mensagem do seu experimento ainda está de pé: moléculas orgânicas complexas podem ser obtidas a partir de condições inteiramente abióticas.

Tendo desenvolvido sua carreira acadêmica na Universidade da Califórnia (San Diego), Stanley Miller continuou envolvido com a chamada química pré-biótica, voltando-se também para o estudo da síntese de nucleotídeos, a matéria-prima para a elaboração de moléculas de DNA. Em 1999, ele sofreu um primeiro derrame cerebral. Continuou trabalhando por mais algum tempo, mas logo se aposentou. Mudou-se então para uma casa de repouso em National City, cidadezinha próxima a San Diego. Vítima nos últimos anos de uma série de derrames, faleceu em conseqüência de problemas cardíacos. Não era casado nem teve filhos.

Notas

(*) Biólogo meiterer@hotmail.com, autor de Ecologia evolução & o valor das pequenas coisas (2003) e A curva de Keeling e outros processos invisíveis que afetam a vida na Terra (2006). Versão ilustrada deste artigo acaba de ser publicada na edição de outubro (No. 242) da revista Ciência Hoje http://cienciahoje.uol.com.br.
1. Miller, S. L. 1953. A production of amino acids under possible primitive earth conditions. Science 117: 528-529.